CN106906446B - 一种集热膜的真空镀膜方法及真空镀膜设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及真空镀膜技术的领域，提供集热膜的真空镀膜方法，包括于密闭腔室内设置弧源、靶材、基片箔膜、滚筒组；镀膜时，对腔室抽真空，往腔室内通入氩气、氧气及氮气的混合气体，通气后，驱使滚筒组匀速转动，使基片箔膜匀速传动；给弧源通电，并给基片箔膜施加负偏电压。上述集热膜的真空镀膜方法，通过对腔室内氩气、氧气及氮气的混合气体流量、基片箔膜的移动线速度、弧源的电流和基片箔膜的负偏电压进行调节，使金属等离子体于基片箔膜上均匀沉积，并形成集热膜。因此，其集热膜与基片箔膜的结合强度高，沉积速率高，集热效率高。

Description

一种集热膜的真空镀膜方法及真空镀膜设备

技术领域

本发明属于真空镀膜技术的领域，尤其涉及集热膜的真空镀膜方法及真空镀膜设备。

背景技术

集热类产品是一种能够利用太阳能进行光热转换的产品，其一般包括基片箔膜及设于基片箔膜上的集热膜。其中，集热膜通常采用喷涂或者涂刷的方式设置于基片箔膜上。以基片箔膜上焊接有水管的集热类产品为例，工作时，当阳光照射到集热膜后，由于光热转换作用，集热膜层获得热能，再传递给基片箔膜，使基片箔膜和水管温度升高，水管内的水将会带走热量，以完成热交换。但是，该集热类产品仍然存在这样的问题：集热膜采用喷涂或涂刷的方式设于基片箔膜上，其集热膜与基片箔膜的结合强度低，集热膜于基片箔膜上的沉积速率低，集热效率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种集热膜的真空镀膜方法，旨在解决现有镀膜方式所存在的集热膜与基片箔膜的结合强度低、沉积速率低和集热效率低的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种集热膜的真空镀膜方法，包括步骤：

S1、镀膜前准备：准备基片箔膜，对所述基片箔膜清洗、烘干，再将所述基片箔膜绕卷于滚筒组上，所述滚筒组放置于密闭腔室内，于所述腔室内设置弧源，所述弧源包括阴极和阳极，所述阴极上安装有用于朝所述基片箔膜溅射金属等离子体的靶材；

S2、膜层镀制：

A、抽真空：采用抽空装置对所述腔室抽真空，真空度为1×10-3Pa～5×10-3Pa；

B、通反应气：往所述腔室内通入氩气、氧气及氮气的混合气体，所述氩气的流量为600～1000mL/min，所述氧气的流量为200～500mL/min，所述氮气的流量为0～300mL/min，通气后，所述腔室内的气压为0.1Pa～10Pa；

C、控速：驱使所述滚筒组匀速转动，使得所述基片箔膜的移动线速度为200～280mm/min；

D、通电：所述弧源的电流为30～50A，给所述基片箔膜施加负偏电压，所述负偏电压为40～120V。

进一步地，所述步骤S1中，所述靶材的材料为镍铬；所述步骤S2中，所述氩气的流量为800mL/min，所述氧气的流量为300mL/min，所述氮气的流量为0mL/min，所述基片箔膜的移动线速度为260mm/min，所述弧源的电流为33A，所述负偏电压为80V。

进一步地，所述步骤S1中，所述滚筒组包括放料筒、收料筒及设于所述放料筒和所述收料筒之间的中间卷筒，所述基片箔膜依序沿所述放料筒、所述中间卷筒及所述收料筒卷绕传动。

进一步地，所述步骤S2中，还包括E、均匀度调节：所述基片箔膜具有卷绕于所述中间卷筒的弧段，与所述弧段相对的位置上设有用于产生磁场以使所述金属等离子体均匀溅射于所述弧段上的磁性元件。

进一步地，所述均匀度调节中，所述磁性元件成对设置于所述弧段两侧且位于所述弧段的中心线上。

本发明提供的集热膜的真空镀膜方法的有益效果：

上述集热膜的真空镀膜方法包括镀膜前准备和膜层镀制，镀膜前准备时，将基片箔膜、滚筒组和弧源设置于密闭腔室内，弧源包括阴极和阳极，并将靶材安装于阴极上，弧源通过阴极和阳极之间的弧光放电，促使阴极上的靶材熔化，并溅射金属等离子体。膜层镀制时，先采用抽空装置对腔室抽真空，真空度为1×10-3Pa～5×10-3Pa，以确保腔室呈真空状态；接着，往腔室内通入氩气、氧气及氮气的混合气体，氩气的流量为600～1000mL/min，氧气的流量为200～500mL/min，氮气的流量为0～300mL/min；通气后，腔室内的气压为0.1Pa～10Pa；然后，驱使滚筒组匀速转动，使得基片箔膜的移动线速度为200～280mm/min；最后，给弧源通电，弧源的电流为30～50A，并给基片箔膜施加负偏电压，负偏电压为40～120V。

综上所述，在密闭腔室内，将靶材设置于弧源的阴极上，使靶材朝基片箔膜溅射金属等离子体，并对腔室内金属等离子体的溅射条件进行调节，例如，对腔室内氩气、氧气及氮气的混合气体流量、基片箔膜的移动线速度、弧源的电流和基片箔膜的负偏电压进行调节，使得金属等离子体于基片箔膜上均匀沉积，并形成集热膜。因此，采用上述集热膜的真空镀膜方法，于基片箔膜上镀制集热膜，其集热膜与基片箔膜的结合强度高，集热膜于基片箔膜上的沉积速率高，集热效率高。

本发明另一目的在于提供真空镀膜设备，包括腔体，所述腔体具有密闭腔室，所述腔室中设有滚筒组、卷绕于所述滚筒组上的基片箔膜以及与所述基片箔膜相对设置的弧源，所述弧源包括阴极和阳极，所述阴极上设有用于朝所述基片箔膜溅射金属等离子体的靶材，所述腔室连接有用于控制所述弧源电流的控制箱、用于对所述腔室抽真空的抽空装置和用于往所述腔室内通入氩气、氧气及氮气的混合气体的储气装置。

进一步地，所述滚筒组包括放料筒、收料筒及设于所述放料筒和所述收料筒之间的中间卷筒，所述基片箔膜依序沿所述放料筒、所述中间卷筒及所述收料筒卷绕传动。

进一步地，所述基片箔膜具有卷绕于所述中间卷筒的弧段，与所述弧段相对的位置上设有用于产生磁场以使所述金属等离子体均匀溅射于所述弧段上的磁性元件。

进一步地，所述磁性元件成对设置于所述弧段两侧且位于所述弧段的中心线上。

进一步地，所述靶材与所述弧段相对设置且位于所述弧段的中心线上。

本发明提供的显示装置的有益效果：

上述真空镀膜设备，将基片箔膜、滚筒组和弧源设置于密闭腔室内。弧源包括阴极和阳极，将靶材安装于阴极上。弧源通过阴极和阳极之间的弧光放电，促使阴极上的靶材熔化，并溅射金属等离子体。膜层镀制时，先采用抽空装置对腔室抽真空，以确保腔室呈真空状态，接着，往腔室内通入氩气、氧气及氮气的混合气体，通气后，驱使滚筒组匀速转动，使得基片箔膜匀速传动，最后，给弧源通电，并给基片箔膜施加负偏电压，至此，完成膜层的镀制。

综上所述，上述真空镀膜设备，在密闭腔室内，将靶材设置于弧源的阴极上，使靶材朝基片箔膜溅射金属等离子体，并对腔室内金属等离子体的溅射条件进行调节，例如，对腔室内氩气、氧气及氮气的混合气体流量、基片箔膜的移动线速度、弧源的电流和基片箔膜的负偏电压进行调节，使得金属等离子体于基片箔膜上均匀沉积，并形成集热膜。因此，相比较现有技术而言，采用真空镀膜设备，于基片箔膜上镀制集热膜，其集热膜与基片箔膜的结合强度高，集热膜于基片箔膜上的沉积速率高，集热效率高。

附图说明

图1是本发明实施例提供的真空镀膜设备的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的真空镀膜设备的另一结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1～2所示，为本发明提供的较佳实施例。

需要说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者可能同时存在居中部件。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接连接到另一个部件或者可能同时存在居中部件。

还需要说明的是，本实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

如图1和图2所示，本实施例提供的集热膜的真空镀膜方法，包括步骤

S1、镀膜前准备：准备基片箔膜13，对基片箔膜13清洗、烘干，再将基片箔膜13绕卷于滚筒组12上，滚筒组12放置于密闭腔室111内，于腔室111内设置弧源14，弧源14包括阴极和阳极，阴极上安装有用于朝基片箔膜13溅射金属等离子体的靶材15；

S2、膜层镀制：

A、抽真空：采用抽空装置17对腔室111抽真空，真空度为1×10-3Pa～5×10-3Pa；

B、通反应气：往腔室111内通入氩气、氧气及氮气的混合气体，氩气的流量为600～1000mL/min，氧气的流量为200～500mL/min，氮气的流量为0～300mL/min，通气后，腔室111内的气压为0.1Pa～10Pa；

C、控速：驱使滚筒组12匀速转动，使得基片箔膜13的移动线速度为200～280mm/min；

D、通电：弧源14的电流为30～50A，给基片箔膜13施加负偏电压19，负偏电压19为40～120V。

如图1和图2所示，上述集热膜的真空镀膜方法包括镀膜前准备和膜层镀制，镀膜前准备时，将基片箔膜13、滚筒组12和弧源14设置于密闭腔室111内，弧源14包括阴极和阳极，并将靶材15安装于阴极上，弧源14通过阴极和阳极之间的弧光放电，促使阴极上的靶材15熔化，并溅射金属等离子体。膜层镀制时，先采用抽空装置17对腔室111抽真空，真空度为1×10-3Pa～5×10-3Pa，以确保腔室111呈真空状态；接着，往腔室111内通入氩气、氧气及氮气的混合气体，氩气的流量为600～1000mL/min，氧气的流量为200～500mL/min，氮气的流量为0～300mL/min；通气后，腔室111内的气压为0.1Pa～10Pa；然后，驱使滚筒组12匀速转动，使得基片箔膜13的移动线速度为200～280mm/min；最后，给弧源14通电，弧源14的电流为30～50A，并给基片箔膜13施加负偏电压19，负偏电压19为40～120V。

综上所述，在密闭腔室111内，将靶材15设置于弧源14的阴极上，使靶材15朝基片箔膜13溅射金属等离子体，并对腔室111内金属等离子体的溅射条件进行调节，例如，对腔室111内氩气、氧气及氮气的混合气体流量、基片箔膜13的移动线速度、弧源14的电流和基片箔膜13的负偏电压19进行调节，使得金属等离子体于基片箔膜13上均匀沉积，并形成集热膜。因此，采用上述集热膜的真空镀膜方法，于基片箔膜13上镀制集热膜，其集热膜与基片箔膜13的结合强度高，集热膜于基片箔膜13上的沉积速率高，集热效率高。

当基片箔膜13的移动线速度、弧源14的电流和基片箔膜13的负偏电压19一定时，步骤S2中，氩气的流量为800mL/min，氧气的流量为300mL/min，氮气的流量为0mL/min。在该混合气体流量下，由镍铬溅射的金属等离子体于基片箔膜13上的沉积具有较高的速率，集热膜的集热效率较高。

当腔室111内混合气体的流量、弧源14的电流和基片箔膜13的负偏电压19一定时，步骤S2中，基片箔膜13的移动线速度为260mm/min。在该移动线速度下，由镍铬溅射的金属等离子体于基片箔膜13上的沉积具有较高的速率，集热膜的集热效率较高。

当腔室111内混合气体的流量、基片箔膜13的移动线速度和弧源14的电流一定时，步骤S2中，弧源14的电流为33A，负偏电压19为80V。在该弧源14电流和负偏电压19下，由镍铬溅射的金属等离子体于基片箔膜13上的沉积具有较高的速率，集热膜的集热效率较高。

当然，优选地，当步骤S1中，靶材15的材料为镍铬时，步骤S2中，氩气的流量为800mL/min，氧气的流量为300mL/min，氮气的流量为0mL/min，基片箔膜13的移动线速度为260mm/min，弧源14的电流为33A，负偏电压19为80V。在该混合气体流量、移动线速度、弧源14电流和负偏电压19下，由镍铬溅射的金属等离子体于基片箔膜13上的沉积具有较高的速率，集热膜的集热效率具有最优的效果。

关于滚筒组12具体结构的优选实施方式，如图1和图2所示，步骤S1中，滚筒组12包括放料筒121、收料筒122及设于放料筒121和收料筒122之间的中间卷筒123，基片箔膜13依序沿放料筒121、中间卷筒123及收料筒122卷绕传动。这样，传动时，先将基片箔膜13卷绕于放料筒121上，由放料筒121转动释放，经中间卷筒123传动，收卷于收料筒122。

如图1和图2所示，为了使得金属等离子体于基片箔膜13上的溅射均匀，步骤S2中，还包括E、均匀度调节：基片箔膜13具有卷绕于中间卷筒123的弧段131，与弧段131相对的位置上设有用于产生磁场以使金属等离子体均匀溅射于弧段131上的磁性元件20。细化地，靶材15与该弧段131相对设置，这样，利于靶材15溅射的金属等离子体往弧段131上沉积。

更为细化地，均匀度调节中，磁性元件20成对设置于弧段131两侧，且位于弧段131的中心线上。这样，金属等离子体将从弧段131的中点往两侧均匀沉积。

为了更准确调节均匀度，均匀度调节中，腔室111中设有视频监控器(图中未示)。视频监控器用以监视金属等离子体于基片箔膜13上沉积的均匀度，并将均匀度反馈给控制系统，控制系统增加或减少磁性元件20的数量，即磁性元件20的数量设为多对。

进一步地，均匀度调节中，腔室111中设有用于测量金属等离子体于基片箔膜13上的附着厚度的台阶仪(图中未示)。这样，在视频监控器对基片箔膜13进行外观检测的基础上，结合台阶仪对金属等离子体于基片箔膜13上附着厚度的测量，更为精确地将均匀度反馈给控制系统，使得控制系统准确地增加或减少磁性元件20的数量。

本实施例另一目的还提供了真空镀膜设备10，包括腔体11，腔体11具有密闭腔室111，腔室111中设有滚筒组12、卷绕于滚筒组12上的基片箔膜13以及与基片箔膜13相对设置的弧源14，弧源14包括阴极和阳极，阴极上设有用于朝基片箔膜13溅射金属等离子体的靶材15，腔室111连接有用于控制弧源14电流的控制箱16、用于对腔室111抽真空的抽空装置17和用于往腔室111内通入氩气、氧气及氮气的混合气体的储气装置18。

上述真空镀膜设备10，将基片箔膜13、滚筒组12和弧源14设置于密闭腔室111内。弧源14包括阴极和阳极，将靶材15安装于阴极上。弧源14通过阴极和阳极之间的弧光放电，促使阴极上的靶材15熔化，并溅射金属等离子体。膜层镀制时，先采用抽空装置17对腔室111抽真空，以确保腔室111呈真空状态，接着，往腔室111内通入氩气、氧气及氮气的混合气体，通气后，驱使滚筒组12匀速转动，使得基片箔膜13匀速传动，最后，给弧源14通电，并给基片箔膜13施加负偏电压19，至此，完成膜层的镀制。

综上所述，上述真空镀膜设备10，在密闭腔室111内，将靶材15设置于弧源14的阴极上，使靶材15朝基片箔膜13溅射金属等离子体，并对腔室111内金属等离子体的溅射条件进行调节，例如，对腔室111内氩气、氧气及氮气的混合气体流量、基片箔膜13的移动线速度、弧源14的电流和基片箔膜13的负偏电压19进行调节，使得金属等离子体于基片箔膜13上均匀沉积，并形成集热膜。因此，相比较现有技术而言，采用真空镀膜设备10，于基片箔膜13上镀制集热膜，其集热膜与基片箔膜13的结合强度高，集热膜于基片箔膜13上的沉积速率高，集热效率高。

当然，腔体11的数量可设为多个，每个腔体11的腔室111内都设有弧源14和靶材15，且与抽空装置17和储气装置18连接，基片箔膜13在滚筒组12的传动下，依次经过每个腔室111，每个腔室111都可于基片箔膜13上镀制一层膜，每个腔室111镀制的膜层可以一样，也可以不一样。

关于滚筒组12具体结构的优选实施方式，如图1和图2所示，滚筒组12包括放料筒121、收料筒122及设于放料筒121和收料筒122之间的中间卷筒123，基片箔膜13依序沿放料筒121、中间卷筒123及收料筒122卷绕传动。这样，传动时，先将基片箔膜13卷绕于放料筒121上，由放料筒121转动释放，经中间卷筒123传动，收卷于收料筒122。

如图1和图2所示，为了使得金属等离子体于基片箔膜13上的溅射均匀，基片箔膜13具有卷绕于中间卷筒123的弧段131，与弧段131相对的位置上设有用于产生磁场以使金属等离子体均匀溅射于弧段131上的磁性元件20。

细化地，靶材15与弧段131相对设置且位于弧段131的中心线上。这样，利于靶材15溅射的金属等离子体往弧段131上沉积。

更为细化地，磁性元件20成对设置于弧段131两侧且位于弧段131的中心线上。这样，金属等离子体将从弧段131的中点往两侧均匀沉积。

为了更准确调节均匀度，腔室111中设有视频监控器(图中未示)。视频监控器用以监视金属等离子体于基片箔膜13上沉积的均匀度，并将均匀度反馈给控制系统，控制系统增加或减少磁性元件20的数量，即磁性元件20的数量设为多对。

进一步地，腔室111中设有用于测量金属等离子体于基片箔膜13上的附着厚度的台阶仪(图中未示)。这样，在视频监控器对基片箔膜13进行外观检测的基础上，结合台阶仪对金属等离子体于基片箔膜13上附着厚度的测量，更为精确地将均匀度反馈给控制系统，使得控制系统准确地增加或减少磁性元件20的数量。

本实施例关于储气装置18具体结构的优选实施方式，如图1和图2所示，储气装置18包括用于储存氩气的第一储气罐181、用于储存氧气的第二储气罐182及用于储存氮气的第三储气罐183，第一储气罐181、第二储气罐182及第三储气罐183分别通过管道与腔室111相通。这样，可通过第一储气罐181独立控制氩气的气体流量，通过第二储气罐182独立控制氧气的气体流量，通过第三储气罐183独立控制氮气的气体流量。

为了更加精确地控制通入腔室111内的氩气、氧气及氮气的流量，管道上设有气体控制阀184。

本实施例关于抽空装置17具体结构的优选实施方式，抽空装置17为真空泵。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种集热膜的真空镀膜方法，其特征在于，包括步骤

S1、镀膜前准备：准备基片箔膜，对所述基片箔膜清洗、烘干，再将所述基片箔膜绕卷于滚筒组上，所述滚筒组放置于密闭腔室内，于所述腔室内设置弧源，所述弧源包括阴极和阳极，所述阴极上安装有用于朝所述基片箔膜溅射金属等离子体的靶材；所述滚筒组包括放料筒、收料筒及设于所述放料筒和所述收料筒之间的中间卷筒，所述基片箔膜依序沿所述放料筒、所述中间卷筒及所述收料筒卷绕传动；

S2、膜层镀制：

A、抽真空：采用抽空装置对所述腔室抽真空，真空度为1×10^-3Pa～5×10^-3Pa；

B、通反应气：往所述腔室内通入氩气、氧气及氮气的混合气体，所述氩气的流量为600～1000mL/min，所述氧气的流量为200～500mL/min，所述氮气的流量为0～300mL/min，通气后，所述腔室内的气压为0.1Pa～10Pa；

C、控速：驱使所述滚筒组匀速转动，使得所述基片箔膜的移动线速度为200～280mm/min；

D、通电：所述弧源的电流为30～50A，给所述基片箔膜施加负偏电压，所述负偏电压为40～120V；

E、均匀度调节：所述基片箔膜具有卷绕于所述中间卷筒的弧段，与所述弧段相对的位置上设有用于产生磁场以使所述金属等离子体均匀溅射于所述弧段上的磁性元件；

所述腔室中设有视频监控器和控制系统，所述视频监控器用以监视所述金属等离子体于所述基片箔膜上沉积的均匀度，并将均匀度反馈给所述控制系统，所述控制系统增加或减少所述磁性元件的数量。

2.如权利要求1所述的集热膜的真空镀膜方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述靶材的材料为镍铬；所述步骤S2中，所述氩气的流量为800mL/min，所述氧气的流量为300mL/min，所述氮气的流量为0mL/min，所述基片箔膜的移动线速度为260mm/min，所述弧源的电流为33A，所述负偏电压为80V。

3.如权利要求1所述的集热膜的真空镀膜方法，其特征在于，所述均匀度调节中，所述磁性元件成对设置于所述弧段两侧且位于所述弧段的中心线上。

4.真空镀膜设备，其特征在于，包括腔体，所述腔体具有密闭腔室，所述腔室中设有滚筒组、卷绕于所述滚筒组上的基片箔膜以及与所述基片箔膜相对设置的弧源，所述弧源包括阴极和阳极，所述阴极上设有用于朝所述基片箔膜溅射金属等离子体的靶材，所述腔室连接有用于控制所述弧源电流的控制箱、用于对所述腔室抽真空的抽空装置和用于往所述腔室内通入氩气、氧气及氮气的混合气体的储气装置，以及用于给所述基片箔膜施加负偏电压的电源；

所述滚筒组包括放料筒、收料筒及设于所述放料筒和所述收料筒之间的中间卷筒，所述基片箔膜依序沿所述放料筒、所述中间卷筒及所述收料筒卷绕传动；

所述基片箔膜具有卷绕于所述中间卷筒的弧段，与所述弧段相对的位置上设有用于产生磁场以使所述金属等离子体均匀溅射于所述弧段上的磁性元件；

所述腔室中设有视频监控器和控制系统，所述视频监控器用以监视所述金属等离子体于所述基片箔膜上沉积的均匀度，并将均匀度反馈给所述控制系统，所述控制系统增加或减少所述磁性元件的数量。

5.如权利要求4所述的真空镀膜设备，其特征在于，所述磁性元件成对设置于所述弧段两侧且位于所述弧段的中心线上。

6.如权利要求4或5所述的真空镀膜设备，其特征在于，所述靶材与所述弧段相对设置且位于所述弧段的中心线上。